有光“无”源的LED灯具设计

徐健

[摘要]目前，LED灯具在使用和设计中存在的问题较多，利用LED新光源优于传统光源的优势特点，尤其利用其有光“无”源——即“只见光，不见源”的特殊优势，改变传统灯具过于工业化、机械化的冷漠感觉；针对其应用范围有限，在家居等方面普及不够，老百姓认可度不高的现象，运用现代设计方法进行改进创新，使多彩多姿的LED光源走进人们的生活。

[关键词]有光“无”源 LED灯具创新

一、LED光源的“有”与“无”

今天，LED光源具有非常广阔的应用前景。它与白炽灯和荧光灯相比有很多优点，已成为“第四代”电光源，逐步替代白炽灯和荧光灯。和普通光源相比，它有非常突出的优点，使得其在光源和灯具的开发和设计上较传统光源更具自由性和创意性。这主要体现在几个方面：体积小质量轻，有光无源，不占空间；发光多变幻，色光高纯度，鲜艳丰富；光源可控，绿色环保；固体发光，具有超长的寿命。那么在这些优势当中，对于“设计”更具有启发意义的即是它有光“无”源这一核心特点，这对于改变传统LED灯具过于工业化、机械化，“只为照明而照明”的冷漠感觉具有重要的意义，进而改变其应用范围有限，在家居等很多方面普及不够，以及老百姓认可度不高等现象，改进和创新——设计出更具时尚、家居生活化的现代灯具，制造丰富的照明效果装点人们多姿多彩的生活。

二、基于LED有光“无”源的设计策略

（一）从“点光源”出发

首先，从LED的光源本质上来说，它是“点光源”。在物理学上，点光源是指理想化为质点的向四面八方发出光线的光源，这种光源其实在现实中是不存在的，在理想模型当中认为其极微小，因此我们可以忽略其体积质量的存在。LED点光源指的是它以LED（发光二极管）作为发光体的点状光源，与传统光源相比它体积很小、重量极轻，可以看作发光点，因此被称为“点光源”。由于这个特点，它可以灵活制作成各种形状的器件，便于灯具的外观设计，以及光强的分布控制、配套设备的布置。很大程度上它发光时我们看到的是光，可以忽略发光点的存在，也就是说人们可以感受到光亮却“找不到”光源。不像传统的灯具要有很大的灯泡或者灯头固定模式存在。灯泡的存在使得集中发光对环境造成一定的干扰，还会对人的视力造成很大的影响。基于这一点，我们可以避开传统灯具设计套路，来进行“不见灯”的设计，采用多种方法来实现预期的视觉效果。

在造型上，由于发光点很小，可以忽略由此造成的限制，造型更加丰富，更具突破和艺术性；可选用不同光色的LED组合成照度柔和的各种模块，将其融入到建筑室内结构中去。比如任意安装在居室中，居室照明灯具的光源可能来源于地面、墙面、窗台、家具、装饰物等。因此，未来居室照明将不再局限于单个灯具，而将由单个灯具照明转化为“无影灯”照明，也就是无照明器具感的整体照明效果，营造整体环境照明气氛；或者通过光线和灯体的关系进行透光、反光、折射、导光、遮光，从而形成特殊的照明效果，制造多种多样的视觉肌理，渲染和改善人的环境心理感受等； LED小巧灵活，可操控的优势可以设计各种便携式、趣味性的灯具来方便生活，利用这一优势可以改变现有LED灯具设计类似传统灯具没有突破的现实。

我们通过以下几个案例来具体说明传统灯具难以达到的创意，它可以情趣化、时尚化、便携化，结合其他产品的功能进行组合设计，突破传统灯具设计，设计思路自由，可以得到很广泛的应用。

1.像素组合灯（图1）

如图所示，这是一个类似万花筒的灯具，作为结合了加湿器功能的组合产品设计，采用LED单元灯组合排列，每一个单元格按键都是水晶状导光模块小灯，内部有LED发光点，都设置开关，按下去就可以关灯，再按就会亮起来，这是一个趣味设计，可以根据自己的喜好和心情来按键，从而设计想要的图案。灯光的色彩可以调节设定。灯具还可以插入加湿器，小巧实用。特别是在北方气候干燥，湿度低，有使用加湿器的习惯，加湿器启动时下面的LED灯会自动点开，在运行中产生蒸汽，底部的LED发出的光随着袅袅上升的蒸汽产生梦幻的飘逸效果，犹如舞台一样绚丽。

除此之外，LED光源自身也有一些缺点，最显著的是散热问题。LED由于单个发光面比较窄，通常大规模集成在线路板上，形成一个比较大的发光源，由此会造成大量热量积累，有时会击穿电路板，影响LED的使用寿命。所以LED光源的散热要好，这是在设计中必须考虑的问题。为此，在LED灯具设计上应设计散热通风结构或装置。在这款设计当中，加湿器可以把LED灯产生的热量吸收蒸发，用这种非常规的做法很好地实现了散热的功效。设计具有传统灯具难以实现的互动趣味，兼有加湿器的实用功能，充分体现了LED光源的灵活可控，从这款设计可以看出：我们希望得到的是光效带给人的感受，不会刻意关注微小的发光点。

2. “莲意清雅”时尚灯具（图2）

这个案例是介质导光法的典型应用案例。所谓介质导光法，就是不直接采用LED光源本身直射发光，而是采用导光板或其他材料，借用其自身的表面肌理和光学性质来反光、折光，或者用其他遮挡的手段来制造间接照明效果的方法，它可以弱化LED本身光线耀眼和易产生眩光的缺点，制造朦胧、柔和、温馨的艺术化效果。

这款设计采用抽象的莲花花蕾造型，简洁优雅，花苞部分为亚光导光材质，LED白色灯光反射后呈现玉一般的珠光效果，花苞内部的灯在每片花瓣边缘照射出有层次的光感效果，光线柔和不刺眼，看不到里面的点光源，有温润优雅的心理感受。灯头底托部分为金属拉丝材质，现代时尚；内部有LED光源，底托下部有散热孔，由于底托宽大，因而易于散热。北欧的简约风格与“莲花”的东方神韵结合，相得益彰，展示纯净清雅之美，容易与不同风格的室内环境协调。这款设计体现了“有光无源”的特点，我们看到是LED发光点反射特殊肌理的材质形成的特殊照明效果，以及它对于室内照明环境氛围的营造，不会刻意去关注每一个发光点。又如，下面的两款设计也是利用介质导光的方法来实现特殊的照明效果。（图3、图4）endprint

3. “笋”装饰灯

这款设计重点考虑的是利用灯的造型制造透光效果，以及通过造型结构寻求解决散热问题的思路。灯身造型源于“笋”，大镂空螺旋向上的造型是一个富有生机活力的形态，很有张力。灯身外壁采用紫红色烤漆，内壁有一层漫反射层，可将不同尺寸规格的该款灯具组合摆放，形成景观小品，以营造高贵、活泼、自然、富有生机的景观效果。设计的创意点首先是通过隐藏LED点光源来制造透光效果，LED光源被置于灯身底部内侧，灯光通过灯身内壁的漫反射层反射后从镂空处投射出来，造成一种光的形态，带有灯体的一点高贵的紫红色，灯光柔和、不刺眼，同时灯光的色彩可以通过设置而改变整个室内的环境色光，形成不同的照明效果。灯具的外在形态也被弱化，取而代之的是照明光的设计，光源更是不可见。大镂空的螺旋造型设计也充分考虑了散热的问题，制造四维通透的宽阔空间很容易散热，不需要额外进行散热片装置的设计。（图5）

（二）“光环境”的自由

其次，没有光源的位置可进行“光环境”的自由设计。人和光的关系自古以来就是永恒的话题，不同的光色和亮度对人的生理和心理能产生不同的影响，人们在很多情况下并不需要很亮的白光，一般来说，黄光或其他颜色的光更适合生理和心理的需要。三基色LED可以实现亮度、灰度、颜色的连续变换和选择，使得照明从普遍意义上的白光扩展为多种颜色的光。这样，人们可以根据室内整体照明需要（如颜色、温度、亮度和方向等）来设定所需的照明效果，实现人性化的智能控制，营造不同的室内照明效果，满足特定的场合环境。可以渲染气氛，体现人的心理要求。即便居室中只有 LED发光天花板和发光墙面，人们也可以根据各自要求和场景情况，以及对环境和生活的不同理解，在不同的空间和时间选择设置并控制光的亮度、灰度、颜色的变化，模拟出各种光环境来引导和改善情绪，体现更人性化的照明环境。这样来讲，在光环境设计中，具体的“灯”的形态被弱化，我们考虑的是“场”的设计，这再一次体现了LED光源小巧，可以自由利用的优势。

如下面的案例所示：通过遥控器随机点亮每一个LED模块，制造你想要的随机图案效果来愉悦自己的心情，这样的室内天顶就犹如漫天的点点星光一般浪漫，因此这是一个情趣化设计，在满足室内照明的同时也通过控制LED的发光模块、色彩、亮度等来改变环境气氛，达到调节心境的目的。我们在这里丝毫未感觉到光源的存在，看到的是一个大的光环境。（图6）

（三）“灵活操控”玩转创意

再次，利用其灵活、可操控的特点进行设计例如下面这款LED便携式护眼台灯，该设计首先是充分利用LED体小质轻的特点，大幅度地减小产品的体积；其次是利用LED光源的可操控性，设计触控式调光开关，光强可在设定的最佳明视波长范围内自由调节，可以极大地保护视力，预防近视的发生。在造型上由于可以忽略LED点光源本身的体积，因此可以设计成小巧、简约、优雅、轻薄、纤细的形式，方便携带。稳定的底座上还可以临时放置文具，加工制造也非常简单。（图7）

下面这款设计也是类似的手法，通过手动调光旋钮，灯头伸缩来调节光线强度，通过灯罩的遮挡，使光线散射更为柔和，具有层次感。在灯头层层伸长时，就像一颗无花果一点点长大，同时亮度逐渐提高，让灯变“活”，使用起来很有情趣。如图所示。（图8）

三、结语

综上所述，以上这些案例都体现出LED应用在灯具设计上灵活多变的特点。LED有光“无”源的特点成为设计中不受限制、自由发挥的关键因素。光源、光强和色彩的可控性等其他特点共同为情趣化、时尚化和实用化的单体灯具设计提供了广阔的空间。从更大范围上，还可以进行室内的光环境设计来满足特定场合的需要，改善人的光环境心理。让灯具不再“为照明而照明”，让照明“丰富生活、愉悦心情”，这是传统光源做不到的。总之，LED光源的应用无论为灯具设计，还是环境照明设计都打开了新的思路和空间。endprint